ช่วงทดสอบเครื่องยนต์ของ Audi - ส่วนที่ 2: 4.0 TFSI

ความต่อเนื่องของซีรีส์สำหรับชุดขับเคลื่อนของแบรนด์

เครื่องยนต์ 4.0 สูบ 4,2 TFSI ของ Audi และ Bentley เป็นตัวอย่างที่ดีของการลดขนาดในชนชั้นสูง โดยมาแทนที่เครื่องยนต์ขนาด 5,2 ลิตรแบบธรรมดาและรุ่น V10 ขนาด 6 ลิตรของรุ่น S7, S8 และ S420 และมีระดับกำลังตั้งแต่ 520 ถึง 605 แรงม้า มากถึง 4,4 แรงม้า ขึ้นอยู่กับรุ่น จากตัวเลขเหล่านี้ เครื่องยนต์ Audi ถือเป็นคู่แข่งโดยตรงกับเครื่องยนต์เทอร์โบคู่ N63 ขนาด 63 ลิตรของ BMW และรุ่น S90 สำหรับรุ่น M เช่นเดียวกับ BMW เทอร์โบชาร์จเจอร์สองตัวจะถูกวางไว้ที่ด้านในของก้านสูบ ซึ่งอยู่ที่ 4,2 องศา เช่นเดียวกับรุ่น 1000 ลิตรรุ่นก่อนหน้า ด้วยการจัดเรียงนี้ ทำให้มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น และเส้นทางของก๊าซไอเสียก็สั้นลง รูปแบบการเลื่อนคู่ (ที่ BMW ใช้ในรุ่น S เท่านั้น) ช่วยลดอิทธิพลเชิงลบร่วมกันของการเต้นเป็นจังหวะจากกระบอกสูบต่างๆ และดึงพลังงานจลน์ส่วนใหญ่ออกมา และรับรู้ได้จากการผสมผสานช่องสัญญาณที่ซับซ้อน จากกระบอกสูบแถวต่างๆ หลักการทำงานนี้ให้แรงบิดสำรองที่มั่นคงเมื่อเร่งความเร็วแม้ในโหมดที่สูงกว่าความเร็วรอบเดินเบาเล็กน้อย แม้ที่ 4.0 รอบต่อนาที 400 TFSI ก็มี 650 นิวตันเมตรแล้ว รุ่นที่ทรงพลังยิ่งขึ้นพร้อมที่จะให้แรงบิดสูงสุด 700 นิวตันเมตร (560 ในรุ่น 605 และ 1750 แรงม้า) ตลอดช่วงตั้งแต่ 5000 ถึง 550 รอบต่อนาที ในขณะที่รุ่นมาตรฐานที่ 1400 นิวตันเมตรนั้นมีให้เร็วกว่านี้ด้วยซ้ำ ตั้งแต่ 5250 ถึง 888 รอบต่อนาที บล็อกเครื่องยนต์ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีการหล่ออลูมิเนียมที่เป็นเนื้อเดียวกันที่แรงดันต่ำและในรุ่นทรงพลังนั้นยังได้รับการบำบัดความร้อนเพิ่มเติม เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับบล็อก มีการใส่เหล็กดัดห้าชิ้นไว้ที่ส่วนล่าง เช่นเดียวกับหน่วย EAXNUMX ที่เล็กกว่า ปั้มน้ำมันมีความจุแปรผัน และที่รอบต่อนาทีและโหลดต่ำ หัวฉีดระบายความร้อนด้านล่างลูกสูบจะถูกปิด ตรรกะของการระบายความร้อนของเครื่องยนต์จะคล้ายกัน โดยที่ชุดควบคุมจะปรับอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ และจะคงการไหลเวียนไว้จนกว่าจะถึงอุณหภูมิในการทำงาน เมื่อมีของเหลวอยู่ ของเหลวจะเริ่มเคลื่อนจากด้านในกระบอกสูบไปตามทิศทางของฝาสูบ และหากจำเป็นต้องให้ความร้อน ปั๊มไฟฟ้าจะส่งน้ำจากส่วนหัวไปยังห้องโดยสาร อีกครั้ง เพื่อขจัดปัญหาน้ำท่วมในลูกสูบได้เกือบทั้งหมด การฉีดเชื้อเพลิงแบบละเอียดหลายๆ ครั้งต่อรอบจะดำเนินการเมื่อเครื่องยนต์เย็น

ปิดส่วนหนึ่งของกระบอกสูบ

ระบบตัดการทำงานของกระบอกสูบบางส่วนไม่ใช่แนวทางใหม่ในการลดการใช้เชื้อเพลิง แต่ด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จของ Audi ทำให้โซลูชันนี้สมบูรณ์แบบ แนวคิดของเทคโนโลยีดังกล่าวคือการเพิ่มสิ่งที่เรียกว่า จุดปฏิบัติการ - เมื่อเครื่องยนต์ต้องการระดับกำลังที่จะรองรับกระบอกสูบสี่ในแปดสูบหลังจะทำงานในโหมดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นพร้อมกับเค้นที่กว้างขึ้น ขีด จำกัด บนของการปิดการทำงานของกระบอกสูบอยู่ระหว่าง 25 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ของแรงบิดสูงสุด (ระหว่าง 120 ถึง 250 นิวตันเมตร) และในโหมดนี้ความดันเฉลี่ยที่มีประสิทธิภาพในกระบอกสูบจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นต้องสูงถึงอย่างน้อย 30 องศาเกียร์ต้องอยู่ในเกียร์สามหรือสูงกว่าและเครื่องยนต์ต้องทำงานระหว่าง 960 ถึง 3500 รอบต่อนาที หากเป็นไปตามเงื่อนไขเหล่านี้ระบบจะปิดวาล์วไอดีและไอเสียของสองกระบอกสูบในแต่ละแถวของกระบอกสูบโดยที่หน่วย V8 ยังคงทำงานเป็น V4

การปิดวาล์วที่จำเป็นบนเพลาลูกเบี้ยวทั้งสี่จะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของเวอร์ชันใหม่สำหรับการควบคุมระยะและจังหวะของวาล์ว Audi ระบบวาล์ว บูชที่มีลูกเบี้ยวอยู่สำหรับเปิดวาล์วสองตัวและช่องต่างๆจะถูกย้ายไปด้านข้างด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีหมุดและในเวอร์ชันใหม่จะมีลูกเบี้ยวสำหรับ "จังหวะศูนย์" ด้วย หลังไม่มีผลต่อตัวยกวาล์วและสปริงปิดไว้ ในขณะเดียวกันระบบควบคุมเครื่องยนต์จะหยุดการฉีดเชื้อเพลิงและการจุดระเบิด อย่างไรก็ตามก่อนที่วาล์วจะปิดห้องเผาไหม้จะเต็มไปด้วยอากาศบริสุทธิ์ - การเปลี่ยนก๊าซไอเสียด้วยอากาศจะช่วยลดความดันในกระบอกสูบและพลังงานที่ต้องใช้ในการขับเคลื่อนลูกสูบ

ในขณะที่คนขับเหยียบคันเร่งหนักขึ้นกระบอกสูบที่ปิดการทำงานจะเริ่มทำงานอีกครั้ง การกลับสู่การทำงานแบบแปดสูบเช่นเดียวกับกระบวนการย้อนกลับนั้นแม่นยำและรวดเร็วมากจนแทบมองไม่เห็น การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดเกิดขึ้นในเวลาเพียง 300 มิลลิวินาทีและการเปลี่ยนโหมดจะนำไปสู่การลดประสิทธิภาพในระยะสั้นเพื่อให้การลดการใช้เชื้อเพลิงที่แท้จริงจะเริ่มขึ้นประมาณสามวินาทีหลังจากการปิดการใช้งานกระบอกสูบ

จากข้อมูลของ Audi ผู้คนจาก Bentley ซึ่งใช้ 4.0 TFSI ขั้นสูงสำหรับ Continental GT ใหม่ (เปิดตัวในปี 2012) ก็มีส่วนร่วมในกระบวนการพัฒนาเทคโนโลยีนี้เช่นกัน ระบบดังกล่าวไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับ บริษัท และทำงานในหน่วย V6,75 ขนาด 8 ลิตร

เครื่องยนต์ V8 เป็นที่รู้จักไม่เพียง แต่ในด้านการยึดเกาะและการตอบสนองของคันเร่งที่กลมกลืนกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทำงานที่ราบรื่นด้วย - และสิ่งนี้ใช้ได้เต็มกำลังกับ 4.0 TFSI อย่างไรก็ตามเมื่อเครื่องยนต์ V8 ทำงานเป็น V4 ขึ้นอยู่กับน้ำหนักบรรทุกและความเร็วส่วนประกอบของเพลาข้อเหวี่ยงและลูกสูบจะเริ่มสร้างแรงสั่นสะเทือนในระดับสูง ซึ่งจะนำไปสู่ลักษณะของเสียงเฉพาะที่แทรกซึมเข้าไปในภายในรถ ด้วยขนาดที่ใหญ่ระบบไอเสียยังสร้างเสียงเบสที่เฉพาะเจาะจงซึ่งยากต่อการปราบปรามแม้จะมีระบบควบคุมการไหลของก๊าซอัจฉริยะด้วยวาล์วก็ตาม ในการค้นหาวิธีลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนนักออกแบบของ Audi ได้ใช้วิธีการทางเทคโนโลยีที่แปลกใหม่สร้างระบบที่ไม่เหมือนใครสองระบบคือการป้องกันเสียงและการลดการสั่นสะเทือน

เนื่องจากกระบวนการน้ำวนที่เข้มข้นระหว่างการเติมและอัตราการเผาไหม้ที่เพิ่มขึ้นอัตราส่วนกำลังอัดสามารถเพิ่มขึ้นได้ไม่ว่าจะมีเทอร์โบชาร์จอยู่ก็ตามโดยไม่มีความเสี่ยงที่จะก่อให้เกิดการระเบิดในกระบวนการเผาไหม้ มีความแตกต่างทางเทคโนโลยีบางประการระหว่างรุ่นพลังงานที่แตกต่างกันของ 4.0 TFSI เช่นการใช้ระบบไอดีวงจรเดียวหรือสองวงจรการตั้งค่าการทำงานที่แตกต่างกันของเทอร์โบชาร์จเจอร์และการมีตัวทำความเย็นน้ำมันเพิ่มเติมในหน่วยที่ทรงพลังกว่า นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างของโครงสร้างในเพลาข้อเหวี่ยงและแบริ่งหลักระดับของการบีบอัดระยะของการกระจายก๊าซและหัวฉีดก็แตกต่างกัน

การควบคุมเสียงรบกวนและการลดการสั่นสะเทือน

Active Noise Control (ANC) ต่อต้านเสียงรบกวนที่ไม่ต้องการโดยการสร้าง "ป้องกันเสียง" หลักการนี้เรียกว่าการรบกวนแบบทำลายล้าง: หากคลื่นเสียงสองคลื่นที่มีความถี่เดียวกันทับซ้อนกันแอมพลิจูดของพวกมันจะถูก "จัดเรียง" เพื่อให้มีการลดทอนซึ่งกันและกัน เพื่อจุดประสงค์นี้แอมพลิจูดของพวกมันจะต้องเท่ากัน แต่ต้องอยู่นอกเฟสซึ่งกันและกันกล่าวคือในแอนติเฟส ผู้เชี่ยวชาญยังเรียกกระบวนการนี้ว่า "การขจัดเสียงรบกวนย้อนกลับ" โมเดลของ Audi ซึ่งจะนำเสนอหน่วย 180 TFSI ใหม่ติดตั้งไมโครโฟนขนาดเล็กสี่ตัวที่ติดตั้งอยู่ที่ซับในหลังคา แต่ละคนจะลงทะเบียนคลื่นความถี่เสียงทั้งหมดในพื้นที่ใกล้เคียง จากสัญญาณเหล่านี้โมดูลควบคุม ANC จะสร้างภาพสัญญาณรบกวนเชิงพื้นที่ที่แตกต่างออกไปในขณะเดียวกันเซ็นเซอร์ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับพารามิเตอร์นี้ ในพื้นที่ที่ปรับเทียบล่วงหน้าทั้งหมดที่ระบบระบุเสียงรบกวนระบบจะสร้างเสียงกำจัดที่ปรับแต่งอย่างแม่นยำโดยมีจุดประสงค์ Active Noise Control พร้อมใช้งานได้ทุกเมื่อไม่ว่าจะเปิดหรือปิดระบบเสียงและขยายเสียงลดลง ฯลฯ ระบบยังทำงานได้ไม่ว่ารถจะติดตั้งระบบใดก็ตาม

วิธีการลดแรงสั่นสะเทือนนั้นคล้ายกับความคิด โดยหลักการแล้ว Audi ใช้การตั้งค่าที่เข้มงวดและสปอร์ตสำหรับการยึดเครื่องยนต์ สำหรับ 4.0 TFSI วิศวกรได้พัฒนาขายึดหรือแผ่นรองที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อกำจัดการสั่นของมอเตอร์ด้วยการสั่นย้อนกลับแบบกะเฟส ส่วนประกอบสำคัญในระบบคืออุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างการสั่นสะเทือน มีแม่เหล็กถาวรและขดลวดความเร็วสูงซึ่งการเคลื่อนที่จะถูกส่งโดยเมมเบรนที่ยืดหยุ่นไปยังห้องที่มีของเหลว ของเหลวนี้ดูดซับทั้งแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากมอเตอร์และสิ่งที่ต่อต้านพวกมัน ในเวลาเดียวกันองค์ประกอบเหล่านี้ จำกัด การสั่นสะเทือนไม่เพียง แต่ในโหมดการทำงานที่ผิดปกติเช่น V4 เท่านั้น แต่ยังอยู่ในโหมด V8 ปกติด้วยความสนใจเป็นพิเศษที่จ่ายให้กับการไม่ทำงาน

(ติดตาม)

ข้อความ: Georgy Kolev

2020-08-30